基于PLC的卷毡机控制系统设计
基于PLC的卷毡机控制系统设计[20200410140454]
摘 要
伴随着科技技术的蓬勃发展，PLC的工控领域中被越来越广泛的应用。一个企业的安全生产和经济运行取决于PLC系统的可靠度。
本次设计使用的是西门子S7-200PLC为核心，综合触摸屏完成的系统设计，重点研究内容包括：（1）整体方案硬件的设计；（2）卷毡机系统的设计；（3）人机界面的设计；（4）写出PLC梯形图。运行证明，本系统适用于各种毡产品的卷绕，减少断毡、卷毡不齐等现象，适合用在纺织、卷纸等方面。
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关键字:PLC西门子触摸屏
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 国内卷毡机的发展现状 1
1.3课题主要研究内容和工作安排 2
2.系统的总体方案设计 3
2.1 系统总体方案 3
2.1.1 系统运行过程： 3
2.2 硬件的选型 5
2.2.1 可编程控制器的选型 5
2.2.2 触摸屏选型 6
2.2.3 交流伺服驱动器和电机的选型 7
2.2.4 编码器的选型 8
2.2.5 定位模块的选型 9
2.2.6 模拟量模块的选型 9
2.2.7 输入输出模块的选型 9
2.2.8 常用低压电器简介及选型 9
3. 电气控制系统的硬件设计 11
3.1 电气控制系统图 11
3.1.1 控制系统主回路 11
3.1.2 控制回路电路 11
4. 控制软件的设计 20
4.1 各伺服的控制模式和参数设置以及各种运算 20
4.1.1 控制模式 20
4.1.3 脉冲计算 21
4.2 定位模块EM253 22
4.3 系统流程图 23
4.3.1手动程序的设计 24
4.4 软件编程 25
4.4.1 系统启动程序 25
4.4.2 触摸屏时间设置程序 25
4.4.3 切刀启动梯形图 25
4.4.4 喷胶系统程序 26
4.4.5 故障报警程序 26
4.4.6 推毡系统程序 27
4.4.7 高速计数器初始化程序 28
5 人机界面的设计 29
5.1 人机界面的定义： 29
5.2 人机界面的设计 29
5.2.1 人机界面总体设计 29
5.2.2 初始化界面的设计 30
5.2.3 运行画面的设计： 30
5.2.4 参数设定画面设计： 31
5.2.5 输入画面的设计： 32
5.2.6 输出画面的设计： 32
5.2.7 报警画面的设计： 33
5.3 Smart 1000 在Wincc flexible软件中的设置 34
参考文献 37
附录A： 38
附录B： 50
1. 绪论
1.1 课题的背景及意义
国内卷毡机一般采用低加工效率和加工精度难以保证的手工方法，已经无法满足加工效率和精度的市场需求。因此，在社会环境中的地毯数控机床简单的转换是非常迫切的。使之能适应市场对卷毡机的要求。
本设计采用PLC和触摸屏设计，是一种新型，高效的自动化控制技术，计算机技术和现代通信技术的结合。广泛用于工业领域中，具有良好的稳定性，同时实时处理能力，易于使用，编程也相对简单。
PLC的应用范围广，功能齐全，使用方便，已广泛应用于各种机械和电气设备自动控制系统和生产过程。控制卷毡机采用PLC作为控制器，节省了劳动力和生产成本，同时提高了安全系数。卷毡机由于PLC可以自动，准确地实现毡布切割，包装，工艺控制，并且可以显示故障自动报警。国内卷毡机厂家大都采用三菱，欧姆龙PLC自动控制。这主要是由于该类型，以不同的方式控制的机械结构。本设计采用兼容最新的可编程控制器和触摸屏，提供了更现代化的智能电器控制卷毡机。
1.2 国内卷毡机的发展现状
由于技术，自动化控制，在工业控制的应用越来越广泛，PLC应用的发展越来越迅猛。安全与生产的可靠性和经济性直接受PLC系统影响。
国内卷毡机一般采用低加工效率和加工精度难以保证的手工方法，已经无法满足加工效率和精度的市场需求。因此，在社会环境中的卷毡机数控机床简单的转换是非常迫切的。使之能适应市场对卷毡机的要求。
在绕制过程中，封装的物品随着直径的不断增大，这一过程需要在任何时间中，保持一定的张力，可以小于或等于和初始张力的张力变化，如果是比初始张力大的张力，发生在内层从挤出机的外端卷绕，卷的产品会出现变形不会继续，如果卷绕张力是恒定的，与卷绕时，卷绕轴增加扭矩的直径此时产生将继续增加，越来越需要驱动电机的输出功率，电机的输出速率是有限的，如果超过电机驱动器的容量不太严重的将发生电机堵转。
因此，对卷毡机进行简易的数控化改造在社会大环境下十分迫切。如此才能适应市场对卷毡机的要求。
采用PLC和触摸屏控制系统的卷毡机，大大提高了速度和长度测量精度，提高生产效率，保证产品质量。随着触摸屏和PLC之间的串行通信的结果，参数可直接在触摸屏上体现，便于体系调整的设置和自诊断，系统的可靠性获得提升。成功应用的监控系统，必将为网络业务杰出的经济效益。
1.3课题主要研究内容和工作安排
本次设计主要针对卷毡机的送毡、卷毡、脱毡3个阶段控制。设置了手动和自动两种工作方式。手动实现对各个阶段的单独操作。自动方式则可以按照要求完成送毡、卷毡、脱毡的全过程。手动、自动均设置指示灯，各阶段不设阶段指示灯。触摸屏显示卷毡机运行是否正常，若有故障，显示故障并报警等操作。
同时掌握可编程控制器，交流伺服电机，触摸屏的选择，主选定的模块，交流伺服电机，触摸屏数据和应用。
全文共分为五章：
第一章概述了卷毡机的背景和意义，分析了国内卷毡机的发展现状，并且概述了课题的主要研究内容。
第二章对整个卷毡机的系统方案、运行过程以及元器件的选型做了概述。
第三章概述了卷毡机的电源设计以及伺服的电路设计还有I/O分配表。
第四章论述了卷毡机的软件设计。
第五章大体描述了西门子触摸屏画面的设计。
2.系统的总体方案设计
2.1 系统总体方案
2.1.1 系统运行过程：
系统得电后，PLC发出指令，电动机转动，出料，电磁阀控制汽缸下压连接卷轴，下面弹板上弹，与事先套好纸筒的卷轴一起将毡布夹紧，卷毡伺服电机带动卷轴开始转动，转至一小段时间后，弹板下压。卷毡机接着转动至毡布卷取完操作人员事先设置好的长度后，汽缸启动将毡下压，刀片切割，刀片碰到光电停止后，喷胶，上捆带，卷轴收缩，推毡伺服电机带动推毡板，电机带动链条使得齿轮转动推动毡板，将卷好的毡布推出。
送毡和卷毡之间保持着一定的张力关系，卷毡的速度要大于送毡的速度，他们之间存在张力，并且张力越大，速度越慢。张力由触摸屏给定，再传送给伺服电机，0到10V的电压，对应0到32000的模拟量，张力可调。正常给50%的张力，然后根据实际情况进行调节，张力不得大于材料拉力即可。推毡则是独立的，速度由触摸屏给定。
根据卷毡机在现场运行的实际情况，本系统仍旧采用了手自动双重运行方式。为了与运行方式相对应，本设计还着重考虑到了运行停止的设计。由于本系统是采用循环的工作方式进行的，一般只有在机器出现故障或者工作结束或者人为停止的情况下才能采取停止方式，本系统设有急停开关。
图2-1 卷毡机系统汽缸下压实物图
摘 要
伴随着科技技术的蓬勃发展，PLC的工控领域中被越来越广泛的应用。一个企业的安全生产和经济运行取决于PLC系统的可靠度。
本次设计使用的是西门子S7-200PLC为核心，综合触摸屏完成的系统设计，重点研究内容包括：（1）整体方案硬件的设计；（2）卷毡机系统的设计；（3）人机界面的设计；（4）写出PLC梯形图。运行证明，本系统适用于各种毡产品的卷绕，减少断毡、卷毡不齐等现象，适合用在纺织、卷纸等方面。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:PLC西门子触摸屏
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 国内卷毡机的发展现状 1
1.3课题主要研究内容和工作安排 2
2.系统的总体方案设计 3
2.1 系统总体方案 3
2.1.1 系统运行过程： 3
2.2 硬件的选型 5
2.2.1 可编程控制器的选型 5
2.2.2 触摸屏选型 6
2.2.3 交流伺服驱动器和电机的选型 7
2.2.4 编码器的选型 8
2.2.5 定位模块的选型 9
2.2.6 模拟量模块的选型 9
2.2.7 输入输出模块的选型 9
2.2.8 常用低压电器简介及选型 9
3. 电气控制系统的硬件设计 11
3.1 电气控制系统图 11
3.1.1 控制系统主回路 11
3.1.2 控制回路电路 11
4. 控制软件的设计 20
4.1 各伺服的控制模式和参数设置以及各种运算 20
4.1.1 控制模式 20
4.1.3 脉冲计算 21
4.2 定位模块EM253 22
4.3 系统流程图 23
4.3.1手动程序的设计 24
4.4 软件编程 25
4.4.1 系统启动程序 25
4.4.2 触摸屏时间设置程序 25
4.4.3 切刀启动梯形图 25
4.4.4 喷胶系统程序 26
4.4.5 故障报警程序 26
4.4.6 推毡系统程序 27
4.4.7 高速计数器初始化程序 28
5 人机界面的设计 29
5.1 人机界面的定义： 29
5.2 人机界面的设计 29
5.2.1 人机界面总体设计 29
5.2.2 初始化界面的设计 30
5.2.3 运行画面的设计： 30
5.2.4 参数设定画面设计： 31
5.2.5 输入画面的设计： 32
5.2.6 输出画面的设计： 32
5.2.7 报警画面的设计： 33
5.3 Smart 1000 在Wincc flexible软件中的设置 34
参考文献 37
附录A： 38
附录B： 50
1. 绪论
1.1 课题的背景及意义
国内卷毡机一般采用低加工效率和加工精度难以保证的手工方法，已经无法满足加工效率和精度的市场需求。因此，在社会环境中的地毯数控机床简单的转换是非常迫切的。使之能适应市场对卷毡机的要求。
本设计采用PLC和触摸屏设计，是一种新型，高效的自动化控制技术，计算机技术和现代通信技术的结合。广泛用于工业领域中，具有良好的稳定性，同时实时处理能力，易于使用，编程也相对简单。
PLC的应用范围广，功能齐全，使用方便，已广泛应用于各种机械和电气设备自动控制系统和生产过程。控制卷毡机采用PLC作为控制器，节省了劳动力和生产成本，同时提高了安全系数。卷毡机由于PLC可以自动，准确地实现毡布切割，包装，工艺控制，并且可以显示故障自动报警。国内卷毡机厂家大都采用三菱，欧姆龙PLC自动控制。这主要是由于该类型，以不同的方式控制的机械结构。本设计采用兼容最新的可编程控制器和触摸屏，提供了更现代化的智能电器控制卷毡机。
1.2 国内卷毡机的发展现状
由于技术，自动化控制，在工业控制的应用越来越广泛，PLC应用的发展越来越迅猛。安全与生产的可靠性和经济性直接受PLC系统影响。
国内卷毡机一般采用低加工效率和加工精度难以保证的手工方法，已经无法满足加工效率和精度的市场需求。因此，在社会环境中的卷毡机数控机床简单的转换是非常迫切的。使之能适应市场对卷毡机的要求。
在绕制过程中，封装的物品随着直径的不断增大，这一过程需要在任何时间中，保持一定的张力，可以小于或等于和初始张力的张力变化，如果是比初始张力大的张力，发生在内层从挤出机的外端卷绕，卷的产品会出现变形不会继续，如果卷绕张力是恒定的，与卷绕时，卷绕轴增加扭矩的直径此时产生将继续增加，越来越需要驱动电机的输出功率，电机的输出速率是有限的，如果超过电机驱动器的容量不太严重的将发生电机堵转。
因此，对卷毡机进行简易的数控化改造在社会大环境下十分迫切。如此才能适应市场对卷毡机的要求。
采用PLC和触摸屏控制系统的卷毡机，大大提高了速度和长度测量精度，提高生产效率，保证产品质量。随着触摸屏和PLC之间的串行通信的结果，参数可直接在触摸屏上体现，便于体系调整的设置和自诊断，系统的可靠性获得提升。成功应用的监控系统，必将为网络业务杰出的经济效益。
1.3课题主要研究内容和工作安排
本次设计主要针对卷毡机的送毡、卷毡、脱毡3个阶段控制。设置了手动和自动两种工作方式。手动实现对各个阶段的单独操作。自动方式则可以按照要求完成送毡、卷毡、脱毡的全过程。手动、自动均设置指示灯，各阶段不设阶段指示灯。触摸屏显示卷毡机运行是否正常，若有故障，显示故障并报警等操作。
同时掌握可编程控制器，交流伺服电机，触摸屏的选择，主选定的模块，交流伺服电机，触摸屏数据和应用。
全文共分为五章：
第一章概述了卷毡机的背景和意义，分析了国内卷毡机的发展现状，并且概述了课题的主要研究内容。
第二章对整个卷毡机的系统方案、运行过程以及元器件的选型做了概述。
第三章概述了卷毡机的电源设计以及伺服的电路设计还有I/O分配表。
第四章论述了卷毡机的软件设计。
第五章大体描述了西门子触摸屏画面的设计。
2.系统的总体方案设计
2.1 系统总体方案
2.1.1 系统运行过程：
系统得电后，PLC发出指令，电动机转动，出料，电磁阀控制汽缸下压连接卷轴，下面弹板上弹，与事先套好纸筒的卷轴一起将毡布夹紧，卷毡伺服电机带动卷轴开始转动，转至一小段时间后，弹板下压。卷毡机接着转动至毡布卷取完操作人员事先设置好的长度后，汽缸启动将毡下压，刀片切割，刀片碰到光电停止后，喷胶，上捆带，卷轴收缩，推毡伺服电机带动推毡板，电机带动链条使得齿轮转动推动毡板，将卷好的毡布推出。
送毡和卷毡之间保持着一定的张力关系，卷毡的速度要大于送毡的速度，他们之间存在张力，并且张力越大，速度越慢。张力由触摸屏给定，再传送给伺服电机，0到10V的电压，对应0到32000的模拟量，张力可调。正常给50%的张力，然后根据实际情况进行调节，张力不得大于材料拉力即可。推毡则是独立的，速度由触摸屏给定。
根据卷毡机在现场运行的实际情况，本系统仍旧采用了手自动双重运行方式。为了与运行方式相对应，本设计还着重考虑到了运行停止的设计。由于本系统是采用循环的工作方式进行的，一般只有在机器出现故障或者工作结束或者人为停止的情况下才能采取停止方式，本系统设有急停开关。
图2-1 卷毡机系统汽缸下压实物图
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